Koronale Löcher
Nicht jede Störung, die auf die Erde zusteuert, beginnt mit einem Knall. Einige der am zuverlässigsten wiederkehrenden geomagnetischen Aktivitäten stammen von etwas, das in Sonnenbildern wie überhaupt nichts aussieht – einem dunklen, ruhigen Fleck auf der Sonne, der koronales Loch genannt wird. Es ist keine Eruption. Es ist eine Öffnung, und was aus ihr strömt, kann das Magnetfeld der Erde tagelang stören.
Was ist ein koronales Loch?
Ein koronales Loch ist eine Region der Sonnenkorona, die in Bildern im extremen Ultraviolett (EUV) und weichen Röntgenlicht dunkel erscheint, weil sie tatsächlich kühler und weniger dicht ist als das umgebende Plasma. Diese geringere Dichte existiert, weil das Magnetfeld in einem koronalen Loch offen und unipolar ist – die Feldlinien erstrecken sich nach außen in den Weltraum, anstatt zurück zur Oberfläche zu schleifen, und geben geladenen Teilchen einen klaren Weg zur Flucht, anstatt in einer geschlossenen magnetischen Schleife gefangen zu sein.
Diese offene Struktur ist genau das, was koronale Löcher für das Weltraumwetter relevant macht: Sie lassen den Sonnenwind weitaus freier entweichen als aus umliegenden Regionen und erzeugen einen Strom ungewöhnlich schnellen Sonnenwinds, typischerweise 500 bis 800 km/s, der in die Richtung zeigt, in die das Loch gerade ausgerichtet ist.
Wo sie sich bilden
Koronale Löcher sind am beständigsten und stabilsten an den Nord- und Südpolen der Sonne, wo große polare Löcher ein nahezu permanentes Merkmal sind. Sie können sich auch isoliert abseits der Pole entwickeln – entweder unabhängig bilden oder als Ausläufer eines polaren Lochs abspalten, das in niedrigere Breiten driftet – und diese isolierten Löcher sind diejenigen, die am wahrscheinlichsten erdgerichtet sind. Koronale Löcher sind in den Jahren um das Sonnenminimum herum im Allgemeinen häufiger und langlebiger, obwohl isolierte Löcher auch während des Sonnenmaximums regelmäßig auftreten und einfach mit den Flares und CMEs konkurrieren, die die aktive Phase dominieren.
Vom koronalen Loch zur CIR: Wie die Störung tatsächlich ankommt
Der schnelle Wind eines anhaltenden koronalen Lochs trifft auf den langsameren, typischeren Sonnenwind vor ihm, und da der schnelle Strom aufholt und nicht neu beginnt, durchdringen sich die beiden nicht einfach – sie stauen sich zu einer komprimierten, turbulenten Grenze auf, die als korotierende Wechselwirkungsregion (CIR) bezeichnet wird. Die CIR kommt zuerst an, gekennzeichnet durch steigende Teilchendichte und ein stärkeres interplanetares Magnetfeld, gefolgt vom eigentlichen Hochgeschwindigkeitsstrom selbst, der durch steigende Sonnenwindgeschwindigkeit und -temperatur gekennzeichnet ist, während die Dichte wieder abfällt. Dieser Übergang – zuerst Dichte und Feldstärke, dann Geschwindigkeit – ist das Merkmal, nach dem Prognostiker suchen, um zu bestätigen, dass eine CIR im Gange ist und nicht eine andere Störung.
Warum dasselbe koronale Loch immer wieder zurückkommt
Da die Sonne etwa alle 27 Tage eine vollständige Umdrehung absolviert, betrifft ein anhaltendes koronales Loch die Erde nicht nur einmal – es rotiert ungefähr im gleichen Rhythmus zurück in eine erdgerichtete oder "geoeffektive" Position, manchmal für mehrere Sonnenrotationen hintereinander. Dies ist das am besten vorhersagbare Muster im gesamten Weltraumwetter: Sobald sich ein Loch als geoeffektiv erwiesen hat, können Prognostiker seinen nächsten Durchgang etwa vier Wochen im Voraus vernünftigerweise erwarten, lange bevor er stattfindet.
Was passiert, wenn es die Erde erreicht
Hochgeschwindigkeitsströme von koronalen Löchern und ihre vorausgehenden CIRs erzeugen typischerweise geomagnetische Stürme der Stufe G1 bis G2 (gering bis mäßig), obwohl seltenere, stärkere Ereignisse möglich sind, insbesondere wenn eine CIR mit einem unabhängigen CME interagiert, der ungefähr zur gleichen Zeit eintrifft. Die magnetische Polarität des Stroms (ob positiv oder negativ klassifiziert) beeinflusst auch, wie er mit dem Erdfeld interagiert, neben der bekannteren Bz-Orientierung, die die Stärke eines resultierenden Sturms bestimmt.
Etablierte Auswirkungen
Ein G1-G2-Sturm von einem koronalen Lochstrom kann schwache Spannungsschwankungen im Stromnetz, geringfügigen Satellitenwiderstand und Oberflächenaufladung sowie Sichtbarkeit von Polarlichtern hervorrufen, die sich bis etwa 60° geomagnetischer Breite oder bei stärkeren G2-Bedingungen noch weiter südlich erstrecken – in die nördlichen US-Bundesstaaten, die Britischen Inseln und Mittelskandinavien. Dies sind dieselben Kategorien etablierter Effekte, die im Eintrag zu geomagnetischen Stürmen dieses Wikis behandelt werden, nur typischerweise am milderen Ende der Skala, über einen längeren Zeitraum von Tagen anhaltend und nicht in einem einzigen scharfen Ereignis konzentriert.
Was ist ein koronales Loch?
Ein koronales Loch ist eine Region der Sonnenkorona, die in Ultraviolett- und Röntgenaufnahmen dunkel erscheint, weil sie kühler und weniger dicht ist als ihre Umgebung. Dies geschieht, weil ihre Magnetfeldlinien offen sind und der Sonnenwind daher leichter entweichen kann als aus dem Rest der Korona.
Wo bilden sich koronale Löcher?
Sie treten am häufigsten an den Nord- und Südpolen der Sonne auf, können sich aber auch isoliert in niedrigeren Breiten bilden, entweder unabhängig oder als Ausläufer eines polaren Lochs. Isolierte Löcher in niedrigeren Breiten sind diejenigen, die am wahrscheinlichsten der Erde zugewandt sind.
Was ist eine korotierende Wechselwirkungsregion (CIR)?
Eine CIR ist die komprimierte, turbulente Grenze, die entsteht, wenn ein schneller Sonnenwindstrom aus einem koronalen Loch auf langsameren Wind vor ihm trifft. Sie trifft zuerst ein, gekennzeichnet durch zunehmende Dichte und Magnetfeldstärke, gefolgt vom schnelleren Strom selbst.
Warum verursachen koronale Löcher wiederkehrende geomagnetische Aktivität?
Da die Sonne sich etwa alle 27 Tage dreht, kehrt ein beständiges koronales Loch im gleichen Rhythmus in eine erdzugewandte Position zurück, manchmal mehrere Rotationen hintereinander, was seine Auswirkungen zu einem der vorhersagbareren Muster in der Weltraumwettervorhersage macht.
Wie stark sind geomagnetische Stürme, die durch koronale Löcher verursacht werden?
Die meisten Hochgeschwindigkeitsströme koronaler Löcher erzeugen Stürme der Stärke G1 bis G2 (gering bis mäßig), obwohl auch stärkere Ereignisse möglich sind, insbesondere wenn der Strom mit einem unabhängigen CME interagiert, der etwa zur gleichen Zeit eintrifft.
Sind koronale Löcher während des Sonnenminimums oder -maximums häufiger?
Koronale Löcher sind im Allgemeinen während des Sonnenminimums am beständigsten und häufigsten, aber isolierte koronale Löcher treten auch regelmäßig während des Sonnenmaximums auf, oft überlappend mit Flare- und CME-Aktivität aus der aktiveren Phase des Zyklus.

